กลุ่มดาวเทียม (อังกฤษ: satellite constellation) คือกลุ่มของดาวเทียมที่ทำงานร่วมกันเป็นระบบ ซึ่งต่างจากดาวเทียมดวงเดียวตรงที่กลุ่มดาวเทียมสามารถครอบคลุมพื้นที่ได้ทั่วทั้งโลกหรือเกือบจะทั่วโลก โดยที่ทุกแห่งบนโลกจะสามารถรับสัญญาณจากดาวเทียมได้ตลอดเวลาอย่างน้อยหนึ่งดวง โดยดาวเทียมจะโคจรในระนาบวงโคจรแบบเติมเต็มเป็นชุด ๆ และเชื่อมต่อกับสถานีภาคพื้นดินซึ่งมีที่ตั้งกระจายอยู่หลายแห่งทั่วโลก และอาจมีการใช้ระบบสื่อสารข้ามดาวเทียม